DE2035424C3 - Afocal attachment system for a fixed focal length lens - Google Patents
Afocal attachment system for a fixed focal length lensInfo
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Description
V eine mittlere Brechzahl besitzen, um im Hinblick auf die vorherrschend negativen Krümmungen der Linsen des afokalen Systems für eine bis zu zweifache Vergrößerung die Erzeugung eines ebenen Bildes zu gewährleisten. Bei einem Linsensystem, bei dem vorherrschend negativ gekrümmte Flächen vorhanden sind, ist es sehr schwierig ein ebenes Bild zu erzeugen. Die negativen Krümmungen führen zu einer unerwünschten Krümmung des Bildes. Bei der vorderen Linsengruppe muß man stark gekrümmte Flächen vorsehen, damit insgesamt eine Sammelwirkung erzielt wird, obwohl die Linsen die erwähnten Brechzahlen aufweisen.V have an average refractive index in view of the predominantly negative curvatures of the Lenses of the afocal system for a magnification of up to two times the generation of a flat image guarantee. In the case of a lens system in which there are predominantly negative curved surfaces it is very difficult to produce a flat image. The negative curvatures lead to an undesirable one Curvature of the image. The front lens group requires strongly curved surfaces provide so that an overall collecting effect is achieved, although the lenses have the mentioned refractive indices exhibit.
Es ist zweckmäßig zu verhindern, daß einzelne Lichtstrahlen zu weit abgelenkt werden, bevor die optischen Korrekturen zur Wirkung kommen. Zu diesem Zweck sind positive und negative Linsen abwechselnd angeordnet.It is useful to prevent individual light beams from being deflected too far before the optical corrections come into effect. For this purpose, positive and negative lenses are alternated arranged.
Die vordere Doppellinse würde normalerweise eine große kissenförmige Verzeichnung liefern. Durch Umkehren der Brechzahlen bei dieser Doppellinse ist es möglich, diese Verzeichnung auf ein Minimum zu verringern, so daß nur noch eine vernachlässigbar geringe kissenförmige Verzeichnung verbleibt. Die Linse III führt zu einer erheblichen kissenförmigen Verzeichnung, die in erster Linie auf die fünfte Fläche R5, d. h. die hintere Fläche dieser Linse zurückzuführen ist. Jedoch bewirkt die nachfolgende Linse IV eine erhebliche tonnenförmige Verzeichnung, so daß sich die beiden Linsen III und IV gegenseitig ausgleichen und das Linsensystem nahezu verzeichnungsfrei ist.The front double lens would normally provide large pincushion distortion. By reversing the refractive indices of this double lens, it is possible to reduce this distortion to a minimum, so that only a negligibly small pincushion distortion remains. The lens III leads to a considerable pillow-shaped distortion, which is primarily due to the fifth surface R 5 , ie the rear surface of this lens. However, the following lens IV causes a considerable barrel-shaped distortion, so that the two lenses III and IV compensate each other and the lens system is almost free of distortion.
Es hat sich als erforderlich erwiesen, einen breiten zentralen Luftabstand S2 vorzusehen, um die positive Linsengruppe von der negativen Linsengruppe zu trennen.It has been found necessary to provide a wide central air gap S 2 in order to separate the positive lens group from the negative lens group.
Die Linse IV dient im wesentlichen dazu den Astigmatismus des Linsensystems zu korrigieren. Die Linse III trägt in einem erheblichen Ausmaß dazu bei, die Koma zu korrigieren. Die allgemeine Form, d. h. die Krümmung der Linsen dient dazu, die sphärische Aberration in Grenzen zu halten.The lens IV essentially serves to correct the astigmatism of the lens system. the Lens III helps to correct the coma to a significant extent. The general form, i.e. H. the curvature of the lenses is used to keep the spherical aberration within limits.
Wenn man die Vergrößerung des afokalen TeIevorsatzsystems auf 1,8 verkleinert, lassen sich die optischen Aberrationen leichter korrigieren. Es ist möglich, die Abmessungen des bereits wenig Raum beanspruchenden Systems in einem sehr erheblichen Ausmaß weiter zu verkleinern, wenn man eine geringe Abnahme der Vergrößerung zuläßt. Auch wenn man den Bildwinkel verkleinert, z. B. auf 30c, können die Aberrationen leichter korrigiert werden. Die Vergrößerung, ein großer Bildwinkel und das Öffnungsverhältnis stellen diejenigen Faktoren dar, die beim Konstruieren eines Objektivs zu den größten Schwierigkeiten führen.If the magnification of the afocal attachment system is reduced to 1.8, the optical aberrations can be corrected more easily. It is possible to further reduce the dimensions of the system, which already takes up little space, to a very considerable extent if a slight decrease in magnification is allowed. Even if you reduce the angle of view, e.g. B. to 30 c , the aberrations can be corrected more easily. Magnification, a large angle of view and the focal ratio are the factors that create the greatest difficulties in designing a lens.
Die hintere negative Linsengruppe vergrößert jede bei der vorderen positiven Gruppe auftretende Aberration und trägt außerdem ihre eigene Aberration zum Ergebnis bei. Daher muß die vordere Gruppe innerhalb des ganzen Bildfeldes bezüglich chromatischer und sphärischer Aberrationen u. dgl. sehr gut korrigiert sein.The rear negative lens group magnifies any aberration that occurs in the front positive group and also contributes its own aberration to the result. Therefore the front group must very good within the entire image field with regard to chromatic and spherical aberrations and the like be corrected.
Gemäß der Erfindung wird die Fläche R2 in der positiven Linsengruppe asphärisch ausgebildet. Man könnte jedoch auch die Fläche R1 oder R3 asphärisch gestalten. Die Wahl der Fläche R2 beruht z. T. darauf, daß sich in diesem Fall fertigungstechnische Vorteile erzielen lassen. Bei der Fläche R2 handelt es sich um eine verkittete Fläche. Daher kann man die nichisphärische Fläche durch 1-Olieren der Linse 1 oder der Linse 11 erzeugen. Dann kann man die Linsen mit Hilfe eines Kittes verbinden, dessen Brechzahl derjenigen der Linse entspricht, an der die asphärische Fläche ausgebildet wird. In diesem Fall braucht man nur eine Fläche richtig zu schleifen. Da die Fläche R2 eine verkittete Fläche ist, kann man für das Polieren der asphärischen Fläche größere Toleranzen vor-According to the invention, the surface R 2 in the positive lens group is made aspherical. However, one could also make the surface R 1 or R 3 aspherical. The choice of the area R 2 is based, for. T. on the fact that manufacturing advantages can be achieved in this case. The area R 2 is a cemented area. Therefore, one can create the nichispherical surface by 1-oling the lens 1 or the lens 11. The lenses can then be connected with the aid of a cement whose refractive index corresponds to that of the lens on which the aspherical surface is formed. In this case, you only need to properly sand one surface. Since the surface R 2 is a cemented surface, larger tolerances can be provided for the polishing of the aspherical surface.
K) sehen, die z. B. dem 6fachen der sonst üblichen Toleranzen entsprechen.K) see the z. B. 6 times the usual tolerances correspond.
Wenn die Strahlen nahe den äußeren Teilen einer starken Doppellinse gebrochen werden, wie sie z. B. durch die Linsen ! und !! gebildet ist. treten prismatische Streuungen von Strahlen auf, so daß es schwierig ist, diese Strahlen danach in dem Linsensystem wieder zu weißem Licht zu vereinigen. Zwar kann eine solche Wiedervereinigung örtlich erzielt werden, doch ist es schwierig, sie innerhalb eines großen Bildfeldes herbeizuführen. Die bei R2 vorgesehene asphärische Fläche trägt dazu bei, starke Brechungen an den äußeren Teilen der Doppellinse zu verhindern. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die asphärische Fläche in den genannten Bereichen weniger stark gekrümmt ist als eine gewöhnliche sphärische Fläche.When the rays are refracted near the outer parts of a strong double lens, such as is shown e.g. B. through the lenses! and !! is formed. prismatic scattering of rays occurs, so that it is difficult to recombine these rays into white light afterwards in the lens system. While such reunification can be achieved locally, it is difficult to achieve within a large field of view. The aspherical surface provided at R 2 helps to prevent strong refractions on the outer parts of the double lens. This is due to the fact that the aspherical surface is less strongly curved in the areas mentioned than an ordinary spherical surface.
Die Formel für die asphärische Fläche, die bei dem erfindungsgemäßen Televorsatzsystem verwendet wird, ist weiter unten angegeben. Sie beschreibt eine Rotationsfläche mit einer Höhe t über einer ebenen Bezugsfläche in einem Abstand y von der Drehachse. Diese Drehachse fällt mit der optischen Achse zusammen. Die Krümmung der Fläche an ihrem Scheitel ist mit c bezeichnet. Sie ist gleich dem reziproken Wert des Scheitelradius. Die asphärische Krümmung wirdThe formula for the aspherical surface that is used in the telescopic attachment system according to the invention is given below. It describes a surface of revolution with a height t above a flat reference surface at a distance y from the axis of rotation. This axis of rotation coincides with the optical axis. The curvature of the surface at its apex is denoted by c. It is equal to the reciprocal value of the vertex radius. The aspherical curvature becomes
j5 durch die Beiwerte jl und γ bestimmt. Ihre Werte richten sich nach der Wirkung, die die asphärischc Fläche auf die nicht längs der Achse verlaufenden Lichtstrahlen ausüben soll.j5 is determined by the coefficients jl and γ . Their values are based on the effect that the aspherical surface is supposed to exert on the light rays that do not run along the axis.
' - ,TiT-V? '" re- '-, TiT-V? '" re -
Im folgenden werden die zwei wenig Raum beanspruchenden afokalen Televorsatzsysteme gemäß dei Erfindung beschrieben, die zur Verwendung in Verbindung mit einem bestimmten Kameraobjektiv optimal ausgebildet sind. Beide nachstehend beschriebenen Objektive arbeiten etwa mit zweifacher Vergrößerung. Die Lage der Blende bei dem Kameraobjektiv, für das die beiden Objektive optimal ausgebildet sind und die hinter dem Televorsatz angeordnet ist. ist in F i g. 1 und 3 strichpunktiert angedeutet. In the following, the two little space-consuming afocal telescopic attachment systems according to dei Invention described, which is optimal for use in connection with a particular camera lens are trained. Both of the objectives described below work at around twice the magnification. The position of the aperture in the camera lens for which the two lenses are optimally designed and which is arranged behind the telescopic attachment. is in Fig. 1 and 3 indicated by dash-dotted lines.
Zwar liefern die beiden Objektive eine zweifache Vergrößerung, doch wäre es nicht unbedingt erforderlich, daß sie für eine solche verhältnismäßig starke Vergrößerung ausgebildet sind. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht im raumsparenden Aufbau.Although the two lenses provide two times the magnification, it would not be absolutely necessary to that they are designed for such a relatively high magnification. An important feature the invention consists in the space-saving structure.
Im Vergleich zur Brennweite des Kameraobjektivs, für das die beiden Objektive optimal ausgebildet sind, beanspruchen sie erheblich weniger Raum als die bis jetzt bekannten Teleobjektive. Wenn man erfindungsgemäße Teleobjektive mit weniger als zweifacher Vergrößerung herstellt, lassen sich die Abmessungen in einem erheblichen Ausmaß weiter verkleinem. Ein ähnliches Objektiv wie das erfindungsgemäße Teleobjektiv, das für das gleiche Kameraobjektiv optimalCompared to the focal length of the camera lens, for Since the two lenses are optimally designed, they take up considerably less space than the up to now known telephoto lenses. If you telephoto lenses according to the invention with less than two times Produces enlargement, the dimensions can be further reduced to a considerable extent. A lens similar to the telephoto lens according to the invention, which is optimal for the same camera lens
ausgebildet ist und eine nur l,8fache Vergrößerung liefert, würde nur ein Viertel des Raumes einnehmen, den die hier beschriebenen Objektive für eine 2fache Vergrößerung einnehmen.is designed and provides only 1.8x magnification, would only take up a quarter of the space, which the objectives described here take for a 2x magnification.
Der Wert der Brechzahl η und der Abbeschen Zahl V sind im folgenden für Licht mit einer Wellenlänge von 587,6 nm angegeben. Die Krümmungsradien und Dickenwerte sind auf die Längeneinheit bezogen.The value of the refractive index η and the Abbe number V are given below for light with a wavelength of 587.6 nm. The radii of curvature and thickness values are related to the unit of length.
Objektiv ILens I.
Dieses Objektiv ist optimal korrigiert, um in Verbindung mit dem vorstehend erwähnten raumsparend aufgebauten Kameraobjektiv verwendet zu werden, wobei der reziproke Wert des Abstandes des Aufnahmegegenstandes bezogen auf die Längeneinheit 0,1182 beträgt. Dieses Objektiv ist in F i g. 1 dargestellt. This lens is optimally corrected in order to save space in connection with the aforementioned built-up camera lens to be used, where the reciprocal value of the distance of the subject based on the unit of length is 0.1182. This lens is shown in FIG. 1 shown.
III.
II
1.682731.58913
1.68273
44.5061.27
44.50
R, - -0.5814
R1 = 0.7861R 1 = 0.4563
R, - -0.5814
R 1 = 0.7861
h = Ί =
h =
0.0205
S1 =0.1692
0.0205
S 1 =
R5 = 1,7911R 4 = 0.4530
R 5 = 1.7911
S2 =0.0634
S 2 =
R7 = 0.2473R 6 = 1.7624
R 7 = 0.2473
Sj = 0.0148
Sj =
VlV
Vl
1.744001.60342
1.74400
44.7738.03
44.77
R9 = -0.2166
D η f.ai-1 R 8 = 0.2513
R 9 = -0.2166
D η f.ai-1
k =k =
0.01060.0423
0.0106
Die für den Radius der Fläche R2 angegebene Zahl für die Konstanten in der genannten Formel bebezeichnet den Scheitelradius dieser Fläche. Die tragen im vorliegenden Fall β = 2,449030 und Fläche R2 ist asphärisch und entsprechend der vor- γ = —0,784120. stehend angegebenen Formel ausgebildet. Die WerteThe number given for the radius of the surface R 2 for the constants in the above formula designates the apex radius of this surface. In the present case, they have β = 2.449030 and area R 2 is aspherical and corresponding to the previous γ = -0.784120. given formula. The values
Objektivlens
Dieses Objektiv ist zur Verwendung in Verbindung zogen auf die Längeneinheit herzustellen. Dieses Ob-This lens is for use in conjunction with the unit of length manufacture. This ob-
mit dem erwähnten Kameraobjektiv optimal ausge- jektiv eines afokalen Televorsatzes ist in F i g. 3with the mentioned camera lens, an afocal telescopic attachment is optimally designed in FIG. 3
bildet, um photographische Aufnahmen bei einem dargestellt,forms to take photographic recordings at a depicted,
reziproken Wert des Objektabstandes von 0,0591 be- r>reciprocal value of the object distance of 0.0591 be r>
Linse ni Lens n i
1
II1
II
IH
IVIH
IV
V
VIV
VI
V1 V 1
RadienRadii
1.58913
1.682731.58913
1.68273
61.27
44.5061.27
44.50
1.49782 66.951.49782 66.95
1.74400 44.771.74400 44.77
1.60342
1.744001.60342
1.74400
38.03
44.7738.03
44.77
R1 = 0.4540 R2 = -0.5531 R3 = 0.6819R 1 = 0.4540 R 2 = -0.5531 R 3 = 0.6819
R4 = 0.7533 R5 = 3.633R 4 = 0.7533, R 5 = 3.633
R6 = 1.1744
R7 = 0.1976
R11 = 0.1982R 6 = 1.1744
R 7 = 0.1976
R 11 = 0.1982
= 0.1713
= 0.0184= 0.1713
= 0.0184
f., = 0.0634f., = 0.0634
= 0.0148 S1 = 0.0053 = 0.0148 S 1 = 0.0053
0.35940.3594
8
S, = 0.01178th
S, = 0.0117
f5 = 0.0444f 5 = 0.0444
1111th
R9 = -0.1865 r6 = 0.0085
R10 = 1.0820 S4 = 0.0560R 9 = -0.1865 r 6 = 0.0085
R 10 = 1.0820 S 4 = 0.0560
Die Werte der Konstanten in der vorstehend angegebenen Formel für die asphärische Fläche lauten: // = 2,569212 und γ = - 1,017325.The values of the constants in the above formula for the aspherical surface are: // = 2.569212 and γ = - 1.017325.
Da die erfindungsgemäßen raumsparenden afokalen Vorsatzobjektive mit einer starken inneren Vergrößerung arbeiten und asymmetrisch ausgebildet sind, würde sich in der Praxis eine Änderung der Optimierung dadurch ermöglichen lassen, daß man bestimmte Änderungen bezüglich der Glassorten vorsieht. Jedes der beiden Televorsatzsysteme kann auf diese Weise mit kleineren Abänderungen versehen werden, um es einem bestimmten Verwendungszweck anzupassen. Für bestimmte Aufgaben ergeben sich daher bestimmte Optimierungsmöglichkeiten. Der Optimierungsbereich braucht sich äußerlich nicht in einem sehr großen Ausmaß auszuwirken.Since the space-saving afocal attachment lenses according to the invention with a strong inner Working magnification and designed asymmetrically, would in practice be a change in Allow optimization by making certain changes to the types of glass. Each of the two telescopic attachment systems can be modified in this way to adapt it to a specific purpose. For certain tasks arise therefore certain optimization possibilities. The optimization area does not need to be externally in to affect to a very great extent.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
III.
II
1.682731.58913
1.68273
44,5061.27
44.50
VIV
VI
1,744001.60342
1.74400
44.7738.03
44.77
R2 = -0.5814 i2 = 0.0205
R3 = 0.7861 S1 = 0.0053R 1 = 0.4563 t, = 0.1692
R 2 = -0.5814 i 2 = 0.0205
R 3 = 0.7861 S 1 = 0.0053
R9 = -0.2166 I6 = 0.0106
R10 =0.6912 S4 = 0.0687R 8 = 0.2513 J 5 = 0.0423
R 9 = -0.2166 I 6 = 0.0106
R 10 = 0.6912 S 4 = 0.0687
III.
II
IVIII
IV
VIV
VI
1.682731.58913
1.68273
1.744001.60342
1.74400
44.5061.27
44.50
44.7738.03
44.77
R3 = 0.6819 S1 = 0.0053R 2 = -0.5531 J 2 = 0.0184
R 3 = 0.6819 S 1 = 0.0053
R1n = 1.0820 S4 = 0.0560Λ, = -0.1865 f ,, = 0.0085
R 1n = 1.0820 S 4 = 0.0560
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |